Universidad de Guadalajara

Departamento de Microbiología y Patología

Microbiología y Parasitología

Profesor: Dr. Luis Daniel Meraz Rosales

Generalidades de bacterias

1.- Morfología y estructura bacteriana

Son células procariotas.

Se dividen en dos grupos:

Arqueobacterias

Eubacterias (Importancia médica)

1.1 Definición de bacteria

1.2 Forma, tamaño y agrupación bacteriana

Formay

agrupación

Tamaños

Equivalente al núcleo eucariótico. Ausencia de membrana nuclear y de

sistema mitótico.

El material genético es un cromosoma de ADN haploide, circular en la mayoría.

1.3 Composición general y funciones

Nucleoide

Envoltura celular

Membrana citoplásmica

o interna

Membranaexterna

Capa de peptidoglicano yespacio periplásmico

BACTERIAGRAMNEGATIVA

Pared celular

BACTERIAGRAMPOSITIVA

Pared celular :capa de peptidoglicano

y ácido teicoico

Membrana citoplásmica

o interna

Cápsula ( en algunas bacterias)

Membrana citoplásmica o interna Compuesta de fosfolípidos y proteínas. Forma los MESOSOMAS (invaginaciones

de la membrana):▪ Mesosomas de tabique: el ADN esta fijo a

esta estructura, que forma paredes transversas durante la división celular.

▪ Mesosomas laterales.

Funciones:▪ Permeabilidad selectiva y transporte de

solutos.▪ Transporte de electrones y fosforilación

oxidativa.▪ Excreción de exoenzimas hidrolíticas.▪ Contiene enzimas y moléculas

transportadoras que intervienen en la síntesis del ADN, polímeros de la pared y lípidos de la membrana.

▪ Contiene receptores de membrana.

Pared celular Se ubica entre la membrana

citoplásmica y la cápsula. Compuesta por:

▪ Bacterias gramnegativas: capa de peptidoglucano (10%) y membrana externa.

▪ Bacterias grampositivas: capa de peptidoglucano (50%) y acido teicoico.

Componentes especiales de la pared celular.

Bacterias grampositivas.▪ Ácido teicoico de la pared: son antigénicos.▪ Ácido lipoteicoico de la membrana: fija la pared a lamembrana plasmática.

Ácido lipoteicoico Ácido

teicoico

Bacterias gramnegativas.▪ Lipoproteínas: estabiliza la membrana

externa y la fija en la capa de peptidoglucano.

▪ Membrana externa: compuesta por dos capas, una interna semejante a la membrana citoplásmica y otra externa formada por lipopolisacáridos.

-Porinas: proteínas que por difusión pasiva permiten el paso de azúcares, iones y aminoácidos.

▪ Lipopolisacáridos: -Lípido A + Polisacárido.-Forma endotoxinas que son altamente tóxicas.-El polisacárido solo es el antígeno de superficie de

la bacteria o ANTÍGENO O.

▪ Espacio periplasmático: contiene una capa de mureína y proteínas.

LPS o endotoxina

Polisacárido

Lípido A

Porina

Lipopolisacáridos

PeptidoglucanoFosfolípidos

Cápsula y glucocáliz Cápsula:

▪ Capa bien definida de polisacáridos alrededor

de la célula.▪ Contribuye a la

invasividad de la bacteria, ya que les da protección contra la fagocitosis.

Glucocáliz: ▪ Fibras indefinidas de

polisacáridos alrededor de la célula.

▪ Contribuye a la adherencia de las bacterias al medio.

Flagelos Compuestos por proteínas (flagelina). Apéndices semirrígidos que le dan movilidad a

la célula. Tipos de ordenamiento:

Son altamente antigénicos:

ANTÍGENO H

Apéndices

Pili o fimbrias Apéndices rígidos, cortos y delgados. Compuestos por proteínas (pilinas). Contribuyen a la adherencia bacteriana.

Endosporas Algunas bacterias son capaces de formar

endosporas. La esporulación inicia en respuesta a

condiciones ambientales desfavorables (déficit de nitrógeno y carbono), formando una espora que es liberada cuando la célula sufre autolisis.

Endospora: célula en reposo, altamente resistente a la desecación, calor y agentes químicos.

Corteza

Protoplasto o núcleo

Pared

Exosporio

▪ Protoplasto o núcleo: contiene el ADN y ribosomas.

▪ Pared: se transforma en la pared celular.

▪ Corteza: capa más gruesa, sensible a la lisozima, clave para la germinación de la espora.

▪ Capa: compuesta por proteínas semejantes a la queratina, le confiere impermeabilidad.

▪ Exosporio: contiene algunos carbohidratos.

ENDOSPORA

Esporulación: ▪ Inicia cuando las condiciones son

desfavorables (déficit de nitrógeno o carbono).

Germinación▪ Activación: cuando están en un medio rico en

nutrientes, son activadas por calor, abrasión, acidez, etc.

▪ Inicio: el enlace de lo que reconocen como medio rico (L-alanina, adenosina), activa una autolisina que degrada la corteza y se capta agua.

▪ Excrecencia: la degradación de la corteza da como resultado una célula formada por el protoplasto y su pared, la cual realiza una división celular.

Generalidades de bacterias

2.-Metabolismo y crecimiento bacteriano

1. Clasificaciones

De acuerdo a REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES:

Heterótrofos: degradan cualquier sustancia orgánica a su elemento inorgánico original.

Autótrofos : sintetizan sustancias orgánicas a partir de las minerales (fotosíntesis o quimiosíntesis).

De acuerdo a TEMPERATURA: Psicrófilos: 10- 15ºc Mesófilas: entre 30- 40ºc. Termófilas: mayor de 45ºc hasta

100ºc.

De acuerdo a REQUERIMIENTOS DE pH: Alcalófilas (+) Neutrófilas Acidófilas (-)

De acuerdo a REQUERIMIENTOS DE OXÍGENO: Aerobios Anaerobios

▪ Estrictos▪ Facultativos

Fase de REZAGO o LATENCIA: Preparación y adaptación al medio.

Fase EXPONENCIAL o LOGARITMICA: División bacteriana con variación del

tiempo de crecimiento. Fase ESTACIONARIA:

Se detiene el crecimiento, déficit de nutrientes y acumulación de sustancias tóxicas, los microorganismos son viables.

Fase de MUERTE o DECLINACIÓN.

2. Curva de crecimiento bacteriano

De acuerdo a su estado físico: Líquidos: se preparan los

constituyentes en disolución acuosa (agua destilada), se coloca en tubos de ensayo y se esterilizan con calor.

3. Clasificación de los medios de cultivo

Sólidos: se preparan los constituyentes den agua destilada y se agrega Agar 15-20g/L y se calienta a 60 grados centígrados.

Semisólidos: se agrega sólo 5g/L de Agar.

En cuanto a su Composición se distingue:

1. Medios Sintéticos o Definidos: contienen cantidades precisas de sustancias orgánicas e inorgánicas puras disueltas en agua.

2. Medio Complejo o Indefinido: contiene sustancias altamente nutritivas, pero de composición indefinida.

Medios Enriquecidos: para cultivar se necesita añadir sustancias nutritivas. (sangre, suero, extractos de tejido, etc.)

Medios Selectivos: inhiben el crecimiento de un determinado tipo de bacterias sin afectar a otros tipos.

Medios Diferenciales: contienen indicadores químicos sobre los que determinado microorganismo adquiere coloraciones especificas.

Genética bacteriana

REPLICONES: son círculos de DNA (cromosoma y plásmidos) que contienen información genética para su propia replicación. UNIDAD DE REPLICACIÓN.

1. Definiciones

PLASMIDOS: ADN extracromosómico circular o lineal que contiene genes relacionados con funciones específicas, transfiriendo esta información de un organismo a otro. Resistencia a antibióticos.

TRANSPOSON: secuencias de ADN que pueden moverse a diferentes partes del genoma (genes saltarines). No llevan la información genética necesaria para su propia replicación y requieren de su integración con un replicón bacteriano para replicarse. Suelen causar mutaciones por seccionar

genes. Se pueden insertar en un plásmido y pasar de

una célula a otra.

FAGO o BACTERIÓFAGO Son virus que infectan únicamente a

bacterias. Están constituidos por una cubierta

proteica o cápside en donde esta el material genético, que puede ser ADN o ARN de simple o doble cadena, circular o lineal (en el 95% de los fagos conocidos es ADN de doble cadena).

BACTERIÓFAGOS

Replicación

Proceso por el cual se obtienen 2 copias de ADN celular.

En las procariotas existe un solo origen de replicación, denominado Ori C y la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación.

Transcripción

Es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cuál se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios.

Las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante la enzima ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero.

Traducción

Es el paso de la información transportada por el ARNm a proteína.

El primer paso es la activación de los aminoácidos y formación de los complejos de transferencia.

En los ribosomas se da el reconocimiento entre los tripletes del mensajero y los anticodones de los ARN-t cargados con su correspondiente aminoácido, así como el establecimiento de los enlaces peptídicos entre dos aminoácidos sucesivos.

Ribosomas de procariotas: 70S

▪ Subunidad grande 50S▪ Subunidad pequeña 30s

Una vez activados los aminoácidos y formados los complejos de transferencia (ARN-t cargados con el aminoácido correspondiente) comienza la síntesis de la cadena polipeptídica y la incorporación de los aminoácidos.

La terminación de la cadena polipeptídica en bacterias tiene lugar cuando los ribosomas en su avance a lo largo del ARN-m se encuentran con cualquiera de los siguientes tripletes de terminación o codones de fin: UAA, UAG y UGA.

Conjugación Proceso por el que una célula bacteriana

viva transfiere material genético a través del contacto con otra célula mediante una estructura proteica que se conoce como pilus.

Plásmidos ( mecanismo más frecuente).

2. Mecanismos de transferencia genética

Transducción Es el proceso por el que el ADN de una

bacteria pasa a otra a través de un virus bacteriano (un bacteriófago).

Transformación Captación directa del material genético

(DNA o RNA) del entorno, que puede quedar libre como consecuencia de lisis celulares.

Muy poco común por mecanismos naturales.

Todos estos mecanismos se usan por la ingeniería genética para insertar nuevos genes en bacterias para experimentos, para aplicaciones industriales y médicas.